Волоконно-оптический фазовый датчик давления

 

Изобретеиие относится к волоконной оптике и позволяет повысить чувствительность датчика к радиальному давлению. Излучение источника 1 направляется разветвителем 2 по измерительным волоконно-оптическим каналам 3 и 4. Волокно одного из каналов выполнено со значениями модуля Юнга, коэф. Пуассона и площади поперечных сечений жилы и оболочки, удовлетворяющи «ги определенно1чу требованию Благодаря такому выполнению волокно приобретает св-во отрицательной фазовой чувствительности к радиальному давлению. Воздействие на датчик радиального давления вызывает сдвиг фазы излучения в каналах 3 и 4 в противоположные стороны. Сумматор 6, в котором происходит интерференция вышедшего из каналов 3 и 4 излучения, и регистратор 7 вьщеляют из интерференционной картины сигнал, пропорциональный величине давления. 1 ил. с Ф (Л

(191 (1l) А1

-ъ

; j

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ - а .ОЦИАЛИСТИЧЕСНИ Х

=-1 4 г . = РЕСГ1УЕ ЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4093004/24 10 (? 2) 19.05.86 (46) 07.02.88. Вюл. В 5 (72) Ф.А.Шаталов и И.А.Кундик (53) 535. 89 (088. 8) (56) Бусурин В.И. и др. Оптические и волоконно-оптические датчики (обзор). Квантовая электроника, 1985, т.12, lP 5, с.901-944.

Donald Н.Mc. Nahon et al. Fiber

optic transducers. IEEE Spetrum.

Dee, 1981, р.25. (54) ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ФАЗОВЫЙ

ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к волоконной оптике и позволяет повысить чувствительность датчика к радиальному (дп q G 0? В 6/00 0 01 L 11/00 г

ВСР:. : ""

1 давлению. Излучение источника 1 направляется разветвителем 2 по измерительным волоконно-оптическим каналам

3 и 4. Волокно одного иэ каналов выполнено со значениями модуля Юнга, козф. Пуассона и площади поперечных сечений KHlIbl и оболочки, удовлетворянкц ми определенному требованию.

Благодаря такому выполнению волокно приобретает св-во отрицательной фазовой чувствительности к радиальному давлению. Воздействие на датчик радиального давления вызывает сдвиг фазы излучения в каналах 3 и 4 в противоположные стороны. Сумматор 6, в котором происходит интерференция вышедшего иэ каналов 3 и 4 излучения, и регистратор 7 выделяют из интерференционной картины сигнал, пропорциональный величине давления. 1 ил.

1 1722

Изобретени» относится к фазовым (интерферометрическим)волоконно-оптическим датчикам физических величин может быть использовано для измере5 ния радиального давления.

Цель изобретения — повышение чувствительности к радиальному давлению.

На чертеже показана схема датчика. 10

Датчик содержит источник 1 когерентного излучения, разветвитель 2 излучения, два измерительных волоконно-оптических канала 3 и 4, в одном иэ которых установлен модулятор 5, сумматор 6 излучения и регистратор 7 разности фаз.

Волокно в одном из каналов (например, 4) выполнено с параметрами жилы и оболочки, удовлетворяющими 20 требованию, 15

2$1Ч - 2$ Ч,Е (п, + Е,С )(< + 1

25 с(С, +С) Е, -2Ч, и,, соответственно, Ч, и V - коэффициенты Пуассона жилы и оболочки; и Е„ — мо,акули Юнга;

n, — показатель преломления жиГ ы;

С, и С вЂ” фотоупругие постоянные материала жилы.

При выполнении приведенного соотношения волокно канала 4 приобретает свойство отрицательной фаэовой чувствительнос ти K радиальному давле (Hlo 40

Волокно в канале 3 — обычного типа, т.е. с положительной фаэовой чувстыительнс стью к радиальному давлению.

Устройство работает следующим образом.

Излучение и-., источника 1 поступает через разветвитель 2 в каналы 3 и 4, 2 $ ЧхЕ1 2, $яЧ, Е

S,Е, + S F

+ Е, С ) с (С, + С ) Е< - 2 Ч и, 45 .где и, — показатель преломления килы;

С, и С вЂ” фотоупругие постоянные материала жилы.

Составитель И.Шилов

Техред А.Кравчук Коррекгор H.Муска

Редактор П.Гереши

Заказ 478/38

Тираж 533 Подписное

ВНИИЛИ Государггвевного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-351 Рауаская наб., д. 4/5

Производств .нно-полиграфическое предприятие, r.Óêãîp д„ :л,11росктная, 4 где S u S - площади поперечных сечений жилы и оболочки з г проходя в канале 3 через модулятор 5 (для реализации гетеропинного режима) °

Под действием радиального давления фазы излучения B каналах 3 и 4 сдвигаются при выбранных параметрах волокон в противоположные стороны, что и обеспечивает увеличенную чувствительность датчика. С выходов каналов 3 и 4 излучение поступает на сумматор

6, где происходит интерференция излучения, и далее на регистратор 7.

Сумматор 6 и регистратор 7 вь1деляют иэ интерференционной картины сигнал, пропорциональный разности фаэ, т.е. величине давления. формула изобретения

Волоконно-оптический фазовый дат чик давления, содержащий источник когерентного излучения, разветвитель излучения, два волоконно-оптических канала с модулятором в одном иэ них, сумматор излучения и регистратор разности фаз, при этом волоконно-оптические каналы выполнены одинаковой оптической длины, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью говышения чувствительности к радиальному давлению, оба канала выполнены измерительными и оптическое волокно одного канала выполнено со значения@и модуля Юнга жилы Е, и оболочки Е, коэффициента Пуассона жилы Ч, и оболочки Ч„ и площадями поперечных сече-. ний жилы S, и оболочки $ удовлетворяка;ими требованию